第132章 碱金属族:最活泼的“家族”(1/2)
月考失利后的战略调整,让凌凡的学习状态焕然一新。他暂时收起了构建宏大宇宙模型的冲动,将全部精力聚焦于眼前第一个需要征服的目标——IA族,碱金属。这套“分族击破”的策略,像为他配备了一把锋利的手术刀,让他能精准地解剖一个知识模块,而非面对一整本厚重的课本感到无从下手。
周末的图书馆,阳光透过巨大的玻璃窗,在长桌上投下温暖的光斑。凌凡摊开他的“元素族学习笔记”,在“IA族:碱金属”的标题下,开始了深入细致的“家族研究”。他不再是被动地阅读课本,而是像一个严谨的博物学家,系统地观察、比较、归纳这个“最活泼家族”的每一个成员。
第一部分:家族肖像——通性勾勒
他首先用精炼的语言概括出碱金属家族的“群体画像”:
·结构本源:最外层仅1个电子(ns1),内层为稀有气体结构。这决定了它们极其渴望失去这个电子,以达到稳定结构。这是它们所有“活泼”行为的根源。
·物理通性:
·颜色与光泽:银白色金属光泽(他特意注明:铯Cs略带金色),但暴露空气中迅速暗淡。
·质地与密度:质地柔软,像蜡一样可用小刀切割。密度小,锂、钠、钾甚至能浮在水上。
·熔沸点:低,且随原子序数增加而降低。他理解这是因为金属键随原子半径增大而减弱。
·导电力:良好。
·化学通性(“活泼”的体现):
·极强的还原性:永远显示+1价,是优秀的还原剂。
·与水的剧烈反应:通式2M+2H?O→2MOH+H?↑。这是他需要牢牢记住的核心反应。
·与氧气的复杂反应:产物多样,取决于金属种类和反应条件。
·与酸的反应:极其剧烈,甚至爆炸,直接生成盐和氢气。
·与卤素等非金属反应:剧烈,生成相应的离子化合物。
·化合物特性:氢氧化物是强碱,氧化物对应水化物是强碱,绝大多数盐类易溶于水。
写下这些通性,凌凡感觉碱金属家族的轮廓已经清晰地浮现出来。它们是一群“性格”极其外向、从不“安分”的元素,总是急于摆脱最外层那个孤独的电子。
第二部分:成员档案——特性辨析
通性之后,是更关键的成员特性比较。他绘制了一个精美的表格,纵向是锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs),横向是他设定的比较维度。
·原子半径:Li<Na<K<Rb<Cs。他标注:“自上而下,电子层数增加,半径递增。”
·密度:他重点圈出了K(0.86g/3)<Na(0.97g/3)这个反常现象,并在旁边做了笔记:“原子质量增加,但原子体积增大更显着,导致K密度略小于Na。这是一个重要特例!”
·熔沸点:清晰递减。Li(180℃)>Na(98℃)>K(63℃)>Rb(39℃)>Cs(28℃)。他意识到,铯在手上可能就会熔化。
·与氧气反应:这是他着重梳理的部分。
·Li:加热生成Li?O(普通氧化物)。他联想到对角线规则,Li与Mg相似。
·Na:常温生成Na?O,加热或点燃生成Na?O?(过氧化物,淡黄色)。他回忆实验课,钠块切开后表面迅速变暗,就是生成Na?O。
·K、Rb、Cs:生成更复杂的MO?(超氧化物,如KO?为橙黄色)。“原来如此,”他心想,“金属性越强,越易形成含氧量更高、更复杂的氧化物。”
·与水反应剧烈程度:他描述得栩栩如生:
·Li:反应较慢,在水面上游动,产生气泡。
·Na:剧烈反应,熔化成银白色小球,在水面迅速游动,嘶嘶作响,可能燃烧。
·K:更剧烈,燃烧,火焰呈紫色。
·Rb、Cs:遇水即爆炸。
·他在这栏旁边写下理解:“原子半径越大,最外层电子越易失去,反应越剧烈。这是金属性递增的最直观体现!”
第三部分:核心人物深度剖析——钠(Na)与其化合物
在通览全族后,凌凡将焦点对准了最重要、最常见的成员——钠。他知道,考试的核心往往围绕它展开。
·钠单质(Na):
·保存:隔绝空气、水,实验室保存在煤油或石蜡油中。
·重要反应:
·4Na+O?(常温)=2Na?O(白色固体)
·2Na+O?(加热/点燃)=Na?O?(淡黄色固体)-主要产物
·2Na+2H?O=2NaOH+H?↑-核心反应
·2Na+2C?H?OH=2C?H?ONa+H?↑(与乙醇反应)-拓展了解
·2Na+Cl?=点燃=2NaCl
·制备:电解熔融NaaCl(熔融)=通电=2Na+Cl?↑
·用途:制Na?O?,钠钾合金作导热剂,高压钠灯。
·钠的化合物网络:他画了一个关系图:
```
Na→(与O?)→Na?O→(与H?O)→NaOH
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